1、内容回顾内容回顾?单层绕组的特点单层绕组，每个定子槽内只放一个线圈边，每一个线圈需占用两个槽，整个绕组的线圈数等于总槽数的一半。单层绕组的特点单层绕组，每个定子槽内只放一个线圈边，每一个线圈需占用两个槽，整个绕组的线圈数等于总槽数的一半。123456789101112131415161718192021222324S1NSN122n定子槽顺转向编号定子槽顺转向编号123456789101112131415161718192021222324AZBXCYAZBXCYAZBXCYAZBCY12345678910 11 1213 14 15 16 17 18 19 2021 2223 24SNSN1
2、122X127813 141920345691011121516171821222324AXS1N1S2N2123456 78910 11 12 13 14 15 16 17 1819 20 21 22 23 24AXSNSN1212AZBXCYAZBXCY12345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24SNSN1122vAZBXCYAZBXCYAZBCY12345678910 11 1213 14 15 16 17 18 19 2021 2223 24SNSN1122XAZBXCYAZBXCY12345678910 11 12 13
3、14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24SNSN1122vAZBXCYAZBXCY12345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24SNSN1122.vAX内容回顾内容回顾链式、同心式和交叉式绕组，虽然线圈节距不等于整距，但由于各种连接形式只改变了同一相中各线圈电动势相加的先后次序，所以它不影响相电动势的大小，仍算整距绕组。相电动势为各线圈电动势的合成，相量和。讨论：导体（线圈、绕组）感应电动势的实际方向、规定正方向、相量图、瞬时值表达式（0时刻）。以单叠绕组为例链式、同心式和交叉式绕组，虽然线圈节距不等于整距，但
4、由于各种连接形式只改变了同一相中各线圈电动势相加的先后次序，所以它不影响相电动势的大小，仍算整距绕组。相电动势为各线圈电动势的合成，相量和。讨论：导体（线圈、绕组）感应电动势的实际方向、规定正方向、相量图、瞬时值表达式（0时刻）。以单叠绕组为例AZBXCYAZBXCY12345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24SNSN1122v123456789101112131415161718192021222324S1NSN122n定子槽顺转向编号定子槽顺转向编号1E&7E&CE&AZBXCYAZBXCYAZBCY12345678910 11
5、 1213 14 15 16 17 18 19 2021 2223 24SNSN1122XAXE&123456789101112131415161718192021222324AZBXCY根据槽电动势星型图，做出线圈电动势、绕组电动势相量图。根据槽电动势星型图，做出线圈电动势、绕组电动势相量图。123456789101112131415161718192021222324AZBXCY+t)cos(211tEe=)cos(2122=tEe内容回顾内容回顾讨论：对于单层绕组，每对极下每相只有一个线圈组，每个线圈组由 q 个线圈串联组成；p 对极电机每相共有 p 个线圈组；并联支路。讨论：对于单层绕
6、组，每对极下每相只有一个线圈组，每个线圈组由 q 个线圈串联组成；p 对极电机每相共有 p 个线圈组；并联支路。内容回顾内容回顾三相双层绕组双层绕组的每个槽内有上、下两个线圈边。线圈的一条边放在某一槽的上层，另一条边则放在相隔三相双层绕组双层绕组的每个槽内有上、下两个线圈边。线圈的一条边放在某一槽的上层，另一条边则放在相隔 y 槽的下层。对于双层绕组，整个电机的线圈数正好等于槽数。槽的下层。对于双层绕组，整个电机的线圈数正好等于槽数。首先进行计算：例8-2 某交流电机定子绕组的Z24，2p=4，m=3，采用短距，且y=5（节距为16），试做出线 圈 电 动 势 的 星 形 图 及 绕 组 展
7、开 图。首先进行计算：例8-2 某交流电机定子绕组的Z24，2p=4，m=3，采用短距，且y=5（节距为16），试做出线 圈 电 动 势 的 星 形 图 及 绕 组 展 开 图。）（极距为7164242302436023602342421=pZZppmZqooo1.绘制线圈电动势相量图绘制线圈电动势相量图123456789101112131415161718192021222324S1NSN122n123456789101112131415161718192021222324AZBXCY槽电动势星形图槽电动势星形图线圈电动势星形图线圈的编号线圈电动势星形图线圈的编号12345678910111
8、2131415161718192021222324AZBXCY122对于双层绕组，其线圈数等于槽数，由于每个线圈的两个边放在相距节距对于双层绕组，其线圈数等于槽数，由于每个线圈的两个边放在相距节距 y 两个槽内，所以线圈电动势就是槽电动势星形图中相距两个槽内，所以线圈电动势就是槽电动势星形图中相距 y 槽的两个相量的合成，所得到的线圈电动势相量图仍为相差 a1 电角度的星形图，仅仅是相量长短不同并旋转一个角度（因选择的节距不同而不同），所以槽电动势星形图也可看作线圈电动势星形图，只是每一相量的编号是该线圈上层边所在槽的号码。例如相量槽的两个相量的合成，所得到的线圈电动势相量图仍为相差 a1 电
9、角度的星形图，仅仅是相量长短不同并旋转一个角度（因选择的节距不同而不同），所以槽电动势星形图也可看作线圈电动势星形图，只是每一相量的编号是该线圈上层边所在槽的号码。例如相量1是其上层边嵌于槽是其上层边嵌于槽1的线圈的电动势相量。的线圈的电动势相量。123456789101112131415161718192021222324AZBXCY2.分相按照分相按照 q=2，把电动势星形图分成，把电动势星形图分成A、Z、B、X、C、Y 六个相带。由图可知，六个相带。由图可知，1、2、7、8、13、14、19、20 槽的上层边属于槽的上层边属于A相。相。12345678910111213141516171
10、8192021222324AZBXCY3.画绕组展开图.画绕组展开图1）把电枢展开，每槽以一实线表示线圈的上层边，一虚线表示线圈的下层边，并在实线旁标以槽号，然后把槽按极数等分成）把电枢展开，每槽以一实线表示线圈的上层边，一虚线表示线圈的下层边，并在实线旁标以槽号，然后把槽按极数等分成 4 份。份。2）按电动势星形图把每对极下的槽分成）按电动势星形图把每对极下的槽分成A、Z、B、X、C、Y六个相带。注意这些相带只表示该相线圈上层边所在的槽。六个相带。注意这些相带只表示该相线圈上层边所在的槽。3）根据线圈的节距）根据线圈的节距 y5(节距为节距为16)，把上、下层连成线圈。例如，把上、下层连成线
11、圈。例如A相带第相带第1槽的上层边和第槽的上层边和第6槽的下层边构成一个线圈，第槽的下层边构成一个线圈，第2槽上层边与第槽上层边与第7槽下 层边构成一个线圈，这两个线圈串联形成一个线圈组。同样可作出槽下 层边构成一个线圈，这两个线圈串联形成一个线圈组。同样可作出 A 相其它相带的线圈组，一相共有相其它相带的线圈组，一相共有 2p 个线圈组，本例 中一相有个线圈组，本例 中一相有4个线圈组。同理可作出个线圈组。同理可作出B、C相的线圈组相的线圈组(图中未画出图中未画出)。AZBXCYAZBXCYAXAXAXAX11223344AX12345678910 111213141516171819202
12、1222324SNSN1122BCYZ.v4）根据电压和电流的要求，把一相的线圈组串联或并联组成一相绕组。为了使线圈组的电动势相加，一相两相邻线圈组之间应反向串联，即采用）根据电压和电流的要求，把一相的线圈组串联或并联组成一相绕组。为了使线圈组的电动势相加，一相两相邻线圈组之间应反向串联，即采用“尾接尾，头接头尾接尾，头接头的连接规律。串联连接，支路数 a=l。一半线圈组串联后再并联，连接示意图，其支路数 a=2。对于双层叠绕组，最大并联支路数等于线圈组数，而一相的线圈组数等于极数，所以最大可能的并联支路数等于极数。的连接规律。串联连接，支路数 a=l。一半线圈组串联后再并联，连接示意图，其支
13、路数 a=2。对于双层叠绕组，最大并联支路数等于线圈组数，而一相的线圈组数等于极数，所以最大可能的并联支路数等于极数。AZBXCYAZBXCYAXAXAXAX11223344AX123456789101112131415161718192021222324SNSN1122BCYZ.vAXAXAXAXAX112233441、27、813、1419、20?双层波绕组对多极、支路导线截面较大的交流电机，为节约极间连线用铜，常采用波绕组。波绕组的连接特点是把同一极性下(如双层波绕组对多极、支路导线截面较大的交流电机，为节约极间连线用铜，常采用波绕组。波绕组的连接特点是把同一极性下(如N1、N2)所有属
14、于同一相的线圈按照一定的次序串联组成一组；再把另一极性下(如)所有属于同一相的线圈按照一定的次序串联组成一组；再把另一极性下(如S1、S2)所有属于同一相的线圈按照一定的次序串联组成另一组，最后把这两大组线圈根据需要接成串联或并联，构成一相绕组。由于相连线圈形似波浪，故称为波绕组。)所有属于同一相的线圈按照一定的次序串联组成另一组，最后把这两大组线圈根据需要接成串联或并联，构成一相绕组。由于相连线圈形似波浪，故称为波绕组。?双层波绕组如前述例82，连成 a=1的波绕组，整个双层波绕组如前述例82，连成 a=1的波绕组，整个A相绕组的连接次序如图所示。绕组展开图如图815所示。相绕组的连接次序如
15、图所示。绕组展开图如图815所示。719820113214N极下绕组S极下绕组AXAX12345678910 11 12 13 14 15 1617 18 19 20212223 24 1SNSN1122?双层波绕组说明：双层波绕组说明：1）在整数槽波绕组中，无论多少极数，每相每条支路只需一根组间连线。并联支路最多只有）在整数槽波绕组中，无论多少极数，每相每条支路只需一根组间连线。并联支路最多只有2条。条。2）波绕组中采用短距，可以改善电动势和磁动势波形，但不能节约端部用铜。因为合成节距总是差不多等于一对极距不变，线圈节距缩短，虽使一边端部连线缩短，但另一边却加长了，故用铜量基本不变。）波绕组
16、中采用短距，可以改善电动势和磁动势波形，但不能节约端部用铜。因为合成节距总是差不多等于一对极距不变，线圈节距缩短，虽使一边端部连线缩短，但另一边却加长了，故用铜量基本不变。3）由于波绕组的组间连接线少，绑扎固定比较简单，同时使重量分布易于平衡，故波绕组多用于大、中型水轮发电机定子绕组和绕线转子异步电机的转子绕组中。）由于波绕组的组间连接线少，绑扎固定比较简单，同时使重量分布易于平衡，故波绕组多用于大、中型水轮发电机定子绕组和绕线转子异步电机的转子绕组中。8-3 三相双层绕组说明：对于双层绕组，每对极下每相有2个线圈组，每个线圈组由 q 个线圈串联组成；p 对极电机每相共有 2p 个线圈组。并联
17、支路。三相双层绕组说明：对于双层绕组，每对极下每相有2个线圈组，每个线圈组由 q 个线圈串联组成；p 对极电机每相共有 2p 个线圈组。并联支路。交流电机的绕组和电动势交流电机的绕组和电动势8-4 交流绕组的感应电动势交流绕组由若干个线圈组连接而成；一个线圈组由 q 个线圈串连组成；一个线圈由导体连接而成。为由简入繁研究绕组电动势，首先研究一根导体的电动势，然后再研究线圈电动势、线圈组电动势以及每相绕组电动势。交流绕组的感应电动势交流绕组由若干个线圈组连接而成；一个线圈组由 q 个线圈串连组成；一个线圈由导体连接而成。为由简入繁研究绕组电动势，首先研究一根导体的电动势，然后再研究线圈电动势、线
18、圈组电动势以及每相绕组电动势。?导体电动势感应电动势由三个基本要素所决定，即（导体电动势感应电动势由三个基本要素所决定，即（1）电动势的频率（）电动势的频率（2）电动势的波形（）电动势的波形（3）电动势的大小。）电动势的大小。1.感应电动势的频率感应电动势的频率NSna)(60Hzpnf=2.感应电动势的波形和谐波分析根据电磁感应定律，定子导体感应电动势的波形和谐波分析根据电磁感应定律，定子导体a中感应电势的瞬时值为：式中：中感应电势的瞬时值为：式中：Bx 为导体所在处气隙空间的径向磁通密度；为导体所在处气隙空间的径向磁通密度；l 为导体在磁场中的有效长度；为导体在磁场中的有效长度；v 为导体
19、相对于磁场的线速度。为导体相对于磁场的线速度。lvBexa=在已经制成的电机中，导体有效长度在已经制成的电机中，导体有效长度 l 及线速度及线速度v 为定值，所以导体的感应电动势正比于气隙磁密，因而气隙磁密在空间的分布波形便决定了导体感应电动势随时间变化的波形。为定值，所以导体的感应电动势正比于气隙磁密，因而气隙磁密在空间的分布波形便决定了导体感应电动势随时间变化的波形。为了做出气隙磁密分布曲线，可把电机沿轴向剖开，并展开成一直线。把纵坐标取在磁极中心线上，表示气隙磁密；横坐标放在转子表面，表示极面各点距坐标原点的距离以电角度量度，整个坐标系统随转子旋转。由于在一个磁极范围内励磁磁动势大小不变
20、，在不考虑定子齿槽影响的情况下，主磁极表面与定子铁心气隙较小，因而磁阻较小，气隙磁密较大；相邻两主磁极之间气隙较大，磁阻也大，因而气隙磁密就小。气隙磁密的分布如图所示，图中是按气隙磁通由定子指向转子为正，即转子为了做出气隙磁密分布曲线，可把电机沿轴向剖开，并展开成一直线。把纵坐标取在磁极中心线上，表示气隙磁密；横坐标放在转子表面，表示极面各点距坐标原点的距离以电角度量度，整个坐标系统随转子旋转。由于在一个磁极范围内励磁磁动势大小不变，在不考虑定子齿槽影响的情况下，主磁极表面与定子铁心气隙较小，因而磁阻较小，气隙磁密较大；相邻两主磁极之间气隙较大，磁阻也大，因而气隙磁密就小。气隙磁密的分布如图所
21、示，图中是按气隙磁通由定子指向转子为正，即转子 S 极磁密为正，极磁密为正，N极为负。极为负。三次谐波22230 xBmB1xBSNav基波mB3NSna气隙磁密在气隙空间的分布实际上是一个周期变化的非正弦波形，每经过一对磁极，波形重复一次，因此可应用谐波分析法。磁密曲线气隙磁密在气隙空间的分布实际上是一个周期变化的非正弦波形，每经过一对磁极，波形重复一次，因此可应用谐波分析法。磁密曲线 Bx的波形对纵轴和横轴对称,按傅里叶级数分解出来的波形中没有直流分量、偶次谐波和正弦分量,于是的波形对纵轴和横轴对称,按傅里叶级数分解出来的波形中没有直流分量、偶次谐波和正弦分量,于是135coscos3co
22、s5cossin2xmmmmvBBBBBpp=+=LL为分析方便，可以认为转子不动，而定子导体以和转子相同的速度向相反的方向运动，选取导体处于磁极中心线作为计算时间的起点，且规定电动势穿进纸面为正，则当导体经过为分析方便，可以认为转子不动，而定子导体以和转子相同的速度向相反的方向运动，选取导体处于磁极中心线作为计算时间的起点，且规定电动势穿进纸面为正，则当导体经过 t 秒后，以速度秒后，以速度 v 转过的电角度为：转过的电角度为：tftftfpnpDDnvvt=222602260)(经过t秒后，导体所在处的磁密为：经过t秒后，导体所在处的磁密为：135coscos3cos5cossin2xmm
23、mmBBtBtBtBt=+LL135135coscos3cos5cossin2coscos3cos5cossin2axmmmmmmmmeB lvB lvtB lvtB lvtB lvtEtEtEtEt=+=+LLLL该图表示只考虑基波和三次谐波的导体电动势随时间变化的波形。该图表示只考虑基波和三次谐波的导体电动势随时间变化的波形。22230eae1ae3aewt因次谐波磁场的极对数因次谐波磁场的极对数 pp，且随转子一同旋转，其转速均为，且随转子一同旋转，其转速均为 n，各次谐波磁场感应的电动势频率不等，次谐波电动势频率为：，各次谐波磁场感应的电动势频率不等，次谐波电动势频率为：fpnnpf=
24、60603.导体感应电动势的大小导体感应电动势的大小lvBEmm11=avmBBfv1122=()()1111111222222.222mmaavavEB lvEBlff B lf=3.导体感应电动势的大小导体感应电动势的大小lBav11=为基波每极磁通量，单位为为基波每极磁通量，单位为 Wb。()1222222.222mmaavavEB lvEBlffBlvf=?线圈电动势与节距因数线圈电动势与节距因数1.整距线匝和线圈电动势该图表示一整距线匝。如磁场分布为非正弦空间波，线匝电动势仍含谐波，可将基波及谐波电动势分别讨论。基波及谐波电动势都是随时间按正弦变化，都可以用相量表示。基波电动势关系。
25、整距线匝和线圈电动势该图表示一整距线匝。如磁场分布为非正弦空间波，线匝电动势仍含谐波，可将基波及谐波电动势分别讨论。基波及谐波电动势都是随时间按正弦变化，都可以用相量表示。基波电动势关系。22230 xBSNaa=yt1801aE&1aE&1TE&1TE&1aE&1aE&在整距情况下，线匝的一根导体 a 若处于在整距情况下，线匝的一根导体 a 若处于S极下，则另一根导体 a极下，则另一根导体 a 正好处于正好处于N极下，此时两导体感应电动势的瞬时值大小相等，方向相反。如果规定导体电动势方向如图中自下而上为正，则由于两导体在空问相差一个极距，即相当于基波磁场的极下，此时两导体感应电动势的瞬时值大
26、小相等，方向相反。如果规定导体电动势方向如图中自下而上为正，则由于两导体在空问相差一个极距，即相当于基波磁场的180 度空间电角度。所以a、a度空间电角度。所以a、a 导体的感应电动势在时间上也差180度时间电角度，如图所示。导体的感应电动势在时间上也差180度时间电角度，如图所示。按照线匝电动势规定正方向，则按照线匝电动势规定正方向，则111aaTEEE=&因与反相位，故线匝电动势有效值为：因与反相位，故线匝电动势有效值为：1aE&1aE&111144.422.222=ffEEaT若线圈匝数为若线圈匝数为 wc，则整距线圈基波电动势为，则整距线圈基波电动势为11144.4=cTccfwEwE
27、次谐波电动势与间的相位差为电角度，由于为奇数，因此电动势相位差仍为反相位，次谐波电动势有效值为结论：无论基波和谐波整距线匝电动势有效值都是一根导体电动势的两倍，且线匝电动势波形与单根导体电动势波形相同。整距线圈电动势是整距线匝电动势的次谐波电动势与间的相位差为电角度，由于为奇数，因此电动势相位差仍为反相位，次谐波电动势有效值为结论：无论基波和谐波整距线匝电动势有效值都是一根导体电动势的两倍，且线匝电动势波形与单根导体电动势波形相同。整距线圈电动势是整距线匝电动势的wc倍，其波形不变。倍，其波形不变。aE&aE&o180=ccwfE44.422230eae1ae3aewt2.22aEvf=22230ece1ce3cewt=ccwfE44.4
